Desempenho de baterias níquel-ferro em baixas temperaturas e na geração de hidrogênio por eletrólise da água utilizando eletrólito hidróxido de potássio composto com líquido iônico

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Ferasso, Clauber André
• Orientador(a): Schaeffer, Lirio
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Baterias; Baixas temperaturas; Produção de hidrogênio; Eletrólise
• Palavras-chave em Inglês: Ni-Fe Battery; Electrolyte; LI BMI.BF4; Electrolysis; Hydrogen
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/277270

O aumento e diversificação da malha energética, assim como a busca por geração de energias renováveis, traz a necessidade do estudo de novas tecnologias e do implemento das já existentes. Nesse contexto, o presente trabalho teve como foco a bateria Ni-Fe (níquel-ferro) como dispositivo para armazenamento e geração de energia sustentável. A bateria Ni-Fe foi desenvolvida a décadas e nos últimos anos trabalhos de pesquisas referente a este tema vem se destacando. Com relação ao armazenamento, foi dado ênfase na potencialização do eletrólito por meio da adição de líquido iônico (LI) a fim de melhorar o processo de carga e descarga em baixas temperaturas; já para a geração de energia, foram testados os eletrodos Ni-Fe para geração de hidrogênio através da eletrólise da água. Ambos os experimentos foram conduzidos com a adição do LI Tetrafluoroborato de 1-butil-3-Metilimidazólio (BMI.BF4). Para a análise da eficiência de carga e descarga foram utilizadas cinco baterias, sendo adicionado aos eletrólitos o LI BMI.BF4 em diferentes quantidades: 0,5; 1,0; 1,5 e 2,0 g, e, também, testado o eletrólito padrão, composto com 30 % de KOH. As baterias foram carregadas a 1 Ah e descarregadas com carga de 1 Ω. O processo de carga e descarga ocorreu com a exposição dos eletrólitos em quatro temperaturas, sendo -10 °C, 0 °C, 10 °C e 20 °C. Os resultados mostraram que a adição do LI BMI.BF4 ao eletrólito de baterias Ni-Fe pode ser uma forma de potencializar a condutividade iônica em baixas temperaturas, sendo a adição de 0,5 g de LI BMI.BF4 que resultou na melhor composição proposta, aumentando o tempo de descarga e reduzindo a queda de tensão. Portanto, identificou-se uma melhora no desempenho das baterias Ni-Fe, podendo representar um avanço para o armazenamento de energia. Os experimentos para a geração de hidrogênio através da eletrólise da água, fazendo uso dos eletrodos de Ni-Fe, consistiram na análise dos eletrodos distando 20 e 40 mm. Para cada caso proposto foram utilizados o eletrólito padrão e o eletrólito com adição de 2,5 g de LI BMI.BF4 e foram aplicadas as densidades de corrente elétrica de 0,5; 1,0 e 1,5 A. Foi possível identificar que a velocidade vertical e a produção das bolhas aumentam quando adicionado o LI BMI.BF4, ou seja, maior produção de hidrogênio, sendo mais favorável quando o espaçamento entre os eletrodos é de 20 mm. Dessa forma, pode-se identificar que a adição de LI BMI.BF4 pode aumentar a geração de hidrogênio através da eletrólise da água, com eletrodos Ni-Fe, representando um possível avanço na geração de energia renovável.